Выдающийся ученый в области физиологии фотосинтеза и дыхания растений, агротехники с.-х. культур. Доктор с.-х. наук (1968), профессор (1965), академик ВАСХНИЛ (1972). Работал ассистентом, доцентом кафедры растениеводства (1947–1960), проректором по научной работе (1960–1963), ректором, заведующим кафедрой растениеводства (1963–1971) МСХА. Академик-секретарь Отделения земледелия и химизации сельского хозяйства (1971–1975), вице-президент, первый вице-президент, председатель Президиума Всероссийского отделения (1975–1990) ВАСХНИЛ. Одновременно (1979–1989) заместитель министра сельского хозяйства РСФСР, заместитель председателя Госагропрома РСФСР. С 1990 г. — профессор кафедры растениеводства МСХА.
Под его руководством и при непосредственном участии проведены оригинальные исследования по программированию урожаев, основанные на длительных балансовых полевых опытах и широком использовании современного электронного оборудования для сканирования параметров жизнеобеспечения живых растений. Создал научную школу, подготовив 12 докторов и более 50 кандидатов наук. Вошел в плеяду 150 ведущих ученых мира в области с.-х. науки (по оценке международного объединения ученых, Кембридж, Великобритания). Опубликовал около 400 научных работ, в том числе 20 монографий и учебников, часть из них издана за рубежом. Имеет 12 авторских свидетельств на изобретения.
Участник Великой Отечественной войны (1941-1945). В первые дни войны вместе с другими студентами четвертого курса ТСХА был направлен на трудовой фронт под Смоленск, участвовал в битве за Москву. С 1942 г. в составе минометных подразделений воевал на Западном и Калининском фронтах. Закончил боевой путь сержантом. Награжден орденом Отечественной войны II степени (1985).
Герой Социалистического Труда (1987). Награжден тремя орденами Ленина (1965, 1976,1987), орденом Октябрьской Революции (1973), двумя орденами Трудового Красного Знамени (1961, 1971), “За заслуги перед Отечеством” III степени (1997), многими медалями. Отмечен правительственными наградами Болгарии, Германии, Монголии и других стран. Член академий с.-х. наук Германии и Польши, почетный доктор Университета им. В. Гумбольдта.
Шифр: 582215
Шатилов И. С., Квадратно-гнездовой посев полевых пропашных культур — 1959 г. (Достижения науки и передовой опыт в сельском хозяйстве)
Шифр: 940844
Шатилов И. С., Биологические основы полевого травосеяния (для Центральных районов Нечерноземной зоны): автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора сельскохозяйственных наук: специальность № 538 - растениеводство — 1968 г.
Шифр: 993855
Шатилов И. С., Биологические основы полевого травосеяния в Центральных районах Нечерноземной зоны: учебное пособие — 1969 г.
Шифр: 492500
Шатилов И. С., Опыт выращивания кукурузы в Нечерноземной полосе: материал к лекции на тему — 1956 г.
Шифр: 449276 III
Шатилов И. С., Борьба за высокие урожаи многолетних трав в севообороте — 1953 г. (Серия V № 18)
Шифр: 79-17120
Программирование урожаев полевых культур: методические рекомендации/ подготовили: Шатилов И. С. [и др.] — 1979 г.
Шифр: 79-4184
Невядомская Ф. К., Иван Семенович Шатилов — 1978 г. (Материалы к биобиблиографии деятелей сельскохозяйственной науки)
Шифр: 82-7862
Шатилов И. С., Наука и сельское хозяйство РСФСР в одиннадцатой пятилетке: в помощь лектору — 1981 г.
Шифр: 97-9571
Иван Семенович Шатилов: Указ.науч.работ за 1976-1996 гг./ Моск.с.-х.акад.им.К.А.Тимирязева.Центр.науч.б-ка им.Н.И.Железнова;Сост.Лабынцева Л.С.,Сатонкина З.В. — 1997 г.
Шифр: 85-23818
Шатилов И.С., Агрономическая тетрадь. Возделывание силосной кукурузы по зерновой технологии и производство кормов из початков — 1985 г.